منبع تغذیه خنک کننده برای بهینه سازی عملکرد مدار و هزینه

شبیه‌سازی حرارتی بخش مهمی از توسعه محصولات قدرت و ارائه دستورالعمل‌های مواد محصول است. بهینه سازی اندازه ماژول روند توسعه طراحی تجهیزات ترمینال است که باعث تبدیل مدیریت اتلاف گرما از سینک حرارتی فلزی به لایه مسی PCB می شود. امروزه برخی از ماژول ها از فرکانس های سوئیچینگ پایین تری برای منابع تغذیه حالت سوئیچ و قطعات غیرفعال بزرگ استفاده می کنند. برای تبدیل ولتاژ و جریان ساکن مدار داخلی راندمان تنظیم کننده خطی نسبتا کم است.

همانطور که عملکردها فراوان تر می شوند، عملکرد بالاتر و بالاتر می شود و طراحی دستگاه به طور فزاینده ای فشرده می شود. در این زمان، شبیه سازی اتلاف حرارت در سطح IC و سطح سیستم بسیار مهم می شود.

دمای محیط کار در برخی از برنامه ها 70 تا 125 درجه سانتیگراد است و دمای برخی از کاربردهای خودروهای سایز حتی تا 140 درجه سانتیگراد است. برای این برنامه ها، عملکرد بدون وقفه سیستم بسیار مهم است. هنگام بهینه‌سازی طرح‌های الکترونیکی، آنالیز حرارتی دقیق تحت بدترین سناریوهای گذرا و استاتیک برای دو نوع کاربرد بالا اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند.

مسیرهای اتلاف گرما و مقاومت حرارتی با توجه به روش‌های مختلف اجرا متفاوت است: پدهای اتلاف حرارت متصل به پانل داخلی هیت سینک یا سوراخ‌های اتلاف حرارت در محل اتصال برآمدگی‌ها. از لحیم کاری برای اتصال پد حرارتی یا اتصال ضربه‌ای به لایه بالایی PCB استفاده کنید. یک روزنه روی PCB در زیر پد حرارتی یا اتصال ضربه‌ای در معرض، که می‌تواند به پایه هیت سینک گسترده متصل به محفظه فلزی ماژول'؛ متصل شود. از پیچ های فلزی برای اتصال هیت سینک به هیت سینک روی لایه مسی بالایی یا پایینی PCB پوسته فلزی استفاده کنید. از لحیم کاری برای اتصال پد حرارتی یا اتصال ضربه‌ای به لایه بالایی PCB استفاده کنید. علاوه بر این، وزن یا ضخامت پوشش مسی مورد استفاده در هر لایه PCB بسیار حیاتی است. از نظر آنالیز مقاومت حرارتی، لایه های متصل به پدها یا برجستگی های در معرض دید مستقیماً تحت تأثیر این پارامتر قرار می گیرند. به طور کلی، اینها لایه های بالایی، هیت سینک و پایینی در یک برد مدار چاپی چند لایه هستند. در اکثر کاربردها، می‌تواند یک لایه خارجی مس دو اونس (2 اونس مس=2.8 میل یا 71 میکرومتر) و یک لایه داخلی مس 1 اونس (1 اونس مس=1.4 میل یا 35 میکرومتر) باشد، یا همه اینها هستند. 1 اونس لایه روکش مس سنگین. در کاربردهای الکترونیک مصرفی، برخی از برنامه ها حتی از لایه 0.5 اونس مس (0.5 اونس مس=0.7 میل یا 18 میکرومتر) استفاده می کنند.

داده های مدل

شبیه سازی دمای قالب نیاز به یک نمودار چیدمان آی سی دارد که شامل تمام FET های قدرت روی قالب و موقعیت های واقعی مطابق با اصول بسته بندی و لحیم کاری است.

اندازه و نسبت ابعاد هر FET برای توزیع گرما بسیار مهم است. عامل مهم دیگری که باید در نظر گرفت این است که آیا FET ها به طور همزمان یا متوالی روشن می شوند. دقت مدل به داده های فیزیکی و خواص مواد مورد استفاده بستگی دارد.

تجزیه و تحلیل توان استاتیک یا متوسط ​​مدل فقط به یک زمان محاسبه کوتاه نیاز دارد و همگرایی زمانی رخ می دهد که حداکثر دما ثبت شود.

تحلیل گذرا به داده های مقایسه توان-زمان نیاز دارد. ما از روش تحلیلی بهتری نسبت به مورد منبع تغذیه سوئیچینگ برای ثبت داده‌ها استفاده کردیم تا به‌طور دقیق اوج افزایش دما را در طول پالس‌های توان سریع ثبت کنیم. این نوع تجزیه و تحلیل عموماً زمان بر است و به ورودی داده های بیشتری نسبت به شبیه سازی توان استاتیک نیاز دارد.

این مدل می تواند منافذ اپوکسی را در ناحیه اتصال قالب یا منافذ آبکاری هیت سینک PCB را شبیه سازی کند. در هر دو مورد، منافذ اپوکسی/آبکاری بر مقاومت حرارتی بسته تاثیر می گذارد.

شبیه سازی حرارتی بخش مهمی از توسعه محصولات قدرت است. علاوه بر این، می تواند شما را برای تنظیم پارامترهای مقاومت حرارتی راهنمایی کند، که کل محدوده از اتصال FET تراشه سیلیکونی تا اجرای مواد مختلف در محصول را پوشش می دهد. هنگامی که مسیرهای مقاومت حرارتی مختلف را درک کنیم، می‌توانیم بسیاری از سیستم‌ها را برای همه کاربردها بهینه کنیم.

این داده ها همچنین می توانند برای تعیین همبستگی بین ضریب کاهش و افزایش دمای عملیاتی محیط استفاده شوند. از این نتایج می توان برای کمک به تیم های توسعه محصول برای توسعه طرح های خود استفاده کرد.